特許 7264474 物体検出装置及び物体検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-17

(45)【発行日】2023-04-25

(54)【発明の名称】物体検出装置及び物体検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 3/06 20060101AFI20230418BHJP

【ＦＩ】

G01C3/06 130

G01C3/06 120R

G01C3/06 110B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019169992

(22)【出願日】2019-09-19

(65)【公開番号】P2021047093

(43)【公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-04-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000143031

【氏名又は名称】コーデンシ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118784

【弁理士】

【氏名又は名称】桂川 直己

(72)【発明者】

【氏名】福田 秀雄

(72)【発明者】

【氏名】佐野 とし恵

【審査官】國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－２９１１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０６４７５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２５６２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８１２７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ ３／０６

Ｇ０１Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

投光素子を含んで構成されており、遠距離投光信号及び近距離投光信号を送信可能な投光部と、
受光素子を含んで構成されており、前記遠距離投光信号又は前記近距離投光信号が対象物で反射した反射光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した前記反射光に基づいて、前記対象物までの距離を算出する算出部と、
前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが閾値以下である間は遠距離モードを実行し、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが閾値を超過した場合に近距離モードを実行する制御部と、
を備え、
前記遠距離モードでは、前記投光部は第１周期で前記遠距離投光信号を送信し、前記近距離投光信号は送信せず、前記算出部は前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルに基づいて前記対象物までの距離を算出し、
前記近距離モードでは、前記投光部は前記第１周期よりも短い第２周期で少なくとも前記近距離投光信号を送信し、前記算出部は、前記近距離投光信号の前記反射光に対して三角測距方式を用いて前記対象物までの距離を算出し、
前記投光部は、前記近距離モードにおいて、前記近距離投光信号に加え、前記遠距離投光信号を送信し、
前記近距離モードにおいて、前記制御部は、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが前記閾値を超過している間は前記近距離モードを維持し、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが前記閾値以下になった場合は前記遠距離モードに切り替えることを特徴とする物体検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の物体検出装置であって、
前記遠距離投光信号の信号レベルが、前記近距離投光信号の信号レベルよりも大きいことを特徴とする物体検出装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の物体検出装置であって、
前記投光部は、共通の前記投光素子を用いて、前記遠距離投光信号と前記近距離投光信号を送信することを特徴とする物体検出装置。

【請求項4】

請求項１から３までの何れか一項に記載の物体検出装置であって、
前記受光部は１対の前記受光素子を備え、
前記算出部は、前記遠距離モードでは１対の前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは１対の前記受光素子の検出値の差分又は比率を用いて前記対象物までの距離を算出することを特徴とする物体検出装置。

【請求項5】

請求項１から３までの何れか一項に記載の物体検出装置であって、
前記受光部は、第１電極と第２電極を有し、照射された光の位置と光量に応じた光信号を検出するＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を備え、
前記算出部は、前記遠距離モードでは前記受光素子の前記第１電極と前記第２電極の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは前記第１電極と前記第２電極の検出値の差分又は比率を用いて前記対象物までの距離を算出することを特徴とする物体検出装置。

【請求項6】

請求項１から３までの何れか一項に記載の物体検出装置であって、
前記受光部は、複数の受光素子を含んで構成されたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサを備え、
前記算出部は、前記遠距離モードでは複数の前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは複数の前記受光素子の検出値のピーク位置を用いて前記対象物までの距離を算出することを特徴とする物体検出装置。

【請求項7】

請求項１から３までの何れか一項に記載の物体検出装置であって、
前記受光部は、前記受光素子を線状に配置した一次元センサを備え、
前記算出部は、前記遠距離モードでは前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは前記受光素子の検出値のピーク位置を用いて前記対象物までの距離を算出することを特徴とする物体検出装置。

【請求項8】

請求項１から３までの何れか一項に記載の物体検出装置であって、
前記受光部は、前記受光素子を平面状に配置した二次元センサを備え、
前記算出部は、前記遠距離モードでは前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは前記受光素子の検出値のピーク位置を用いて前記対象物までの距離を算出することを特徴とする物体検出装置。

【請求項9】

投光素子を含む投光部と、受光素子を含む受光部と、を用いて対象物を検出する物体検出方法において、
前記投光部から遠距離投光信号を第１周期で送信するとともに、当該遠距離投光信号の反射光を前記受光部で受光し、当該反射光の受光レベルに基づいて前記対象物までの距離を算出する遠距離測距工程と、
前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが閾値を超過した場合に、前記投光部から、前記第１周期よりも短い第２周期で少なくとも近距離投光信号を送信し、当該近距離投光信号の反射光を前記受光部で受光し、当該反射光に対して三角測距方式を用いて前記対象物までの距離を算出する近距離測距工程と、
を含み、
前記投光部は、前記近距離測距工程において、前記近距離投光信号に加え、前記遠距離投光信号を送信し、
前記近距離測距工程において、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが前記閾値を超過している間は前記近距離測距工程を維持し、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが前記閾値以下になった場合は前記遠距離測距工程に切り替え、当該遠距離測距工程では前記近距離投光信号は送信しないことを特徴とする物体検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主として、物体までの距離を計測する物体検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１の物体検出装置は、発光手段と受光手段を有する光センサを備える。物体検出装置は、受光手段からのデータと、予め記憶した記憶データと、を比較する。物体検出装置は、両データの差が予め設定してある所定値以上になったと判定した場合、発光手段の発光周期を短くして、同じ判定処理を更に複数回行う。複数回の判定処理において、両データの差が繰返し所定値以上となった場合、警告信号を出力する。一方、複数回の判定処理において、両データの差が繰返し所定値以上とならなかった場合、誤動作である可能性が高いので、元の状態に戻る。

【0003】

特許文献２の距離測定装置は、発光部と受光部を備え、人物を含む被写体の距離画像を作成する。距離測定装置は、距離画像に人物が存在しない場合は省電力モードを設定し、距離画像に人物が存在する場合は高精細モードを設定する。高精細モードでは、省電力モードと比較して、発光部による発光のパルス数が多く、パルス振幅が大きい。

【0004】

特許文献３の測距装置は、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式で対象物までの距離を計測する装置と、三角測距方式で対象物までの距離を計測する装置と、を備える。測距装置は、対象物までの距離に応じて、ＴＯＦ方式と三角測距方式の何れか一方で計測した距離を出力する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平０９－２３７３８５号公報

【文献】特開２０１９－０４９４８０号公報

【文献】特開２０１７－１８１２７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献３の測距装置では、遠距離の測距に有効なＴＯＦ方式と、近距離の測距に有効な三角測距方式と、の両方を常に行うことで、対象物の検出範囲を広くすることができる。しかし、特許文献３の方法では、常に２つの方式の投光及び受光が必要となるため、消費電力が高くなる。そのため、消費電力を抑えつつ、対象物の検出範囲が広い装置が望まれていた。なお、特許文献１の物体検出装置は、物体の存否を検出するための装置であるため、近距離から遠距離にわたる広い範囲の対象物を検出する構成ではない。また、特許文献２の距離測定装置は、人物の有無に応じて距離検出の精度を切り替える構成であり、近距離から遠距離にわたる広い範囲の対象物を検出する構成ではない。

【0007】

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、消費電力を抑えつつ、対象物の検出範囲が広い物体検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段及び効果】

【0008】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

【0009】

本発明の観点によれば、以下の構成の物体検出装置が提供される。即ち、この物体検出装置は、投光部と、受光部と、算出部と、制御部と、を備える。前記投光部は、投光素子を含んで構成されており、遠距離投光信号及び近距離投光信号を送信可能である。前記受光部は、受光素子を含んで構成されており、前記遠距離投光信号又は前記近距離投光信号が対象物で反射した反射光を受光する。前記算出部は、前記受光部が受光した前記反射光に基づいて、前記対象物までの距離を算出する。前記制御部は、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが閾値以下である間は遠距離モードを実行し、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが閾値を超過した場合に近距離モードを実行する。前記遠距離モードでは、前記投光部は第１周期で前記遠距離投光信号を送信し、前記近距離投光信号は送信せず、前記算出部は前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルに基づいて前記対象物までの距離を算出する。前記近距離モードでは、前記投光部は前記第１周期よりも短い第２周期で少なくとも前記近距離投光信号を送信し、前記算出部は、前記近距離投光信号の前記反射光に対して三角測距方式を用いて前記対象物までの距離を算出する。前記投光部は、前記近距離モードにおいて、前記近距離投光信号に加え、前記遠距離投光信号を送信する。前記近距離モードにおいて、前記制御部は、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが前記閾値を超過している間は前記近距離モードを維持し、前記遠距離投光信号の前記反射光の受光レベルが前記閾値以下になった場合は前記遠距離モードに切り替える。

【0010】

これにより、遠距離モードでは、第２周期よりも長い第１周期で遠距離投光信号を送信するため、消費電力を抑えつつ物体までの大まかな距離を算出できる。また、遠距離投光信号の反射光の受光レベルが閾値を超過した（物体までの距離が近くなった）ことを検出している間は、近距離モードが有効になる。近距離モードでは、三角測距方式を用いるため、物体までの正確な距離を算出できる。以上のように構成することで、消費電力を抑えつつ、検出範囲を広くすることができる。また、三角測距方式による検出結果に加え、受光レベルに基づく検出結果を得ることができ、対象物までの距離が遠くなった場合に、近距離モードから遠距離モードへ切り替えることができる。

【0011】

前記の物体検出装置においては、前記遠距離投光信号の信号レベルが、前記近距離投光信号の信号レベルよりも大きいことが好ましい。

【0012】

これにより、遠距離モードと近距離モードで信号レベルが同一の場合と比較して、遠距離モードにおける探知距離を長くしたり、近距離モードにおける消費電力を抑えたりすることができる。

【0013】

前記の物体検出装置においては、前記投光部は、共通の前記投光素子を用いて、前記遠距離投光信号と前記近距離投光信号を送信することが好ましい。

【0014】

これにより、遠距離モードと近距離モードで個別の投光素子を用いる場合と比較して、レンズや投光素子等の光学系の装置コストを低減することができる。

【0019】

前記の物体検出装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記受光部は１対の前記受光素子を備える。前記算出部は、前記遠距離モードでは１対の前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは１対の前記受光素子の検出値の差分又は比率を用いて前記対象物までの距離を算出する。

【0020】

これにより、遠距離モードでの反射光の受光レベルに基づく測距と、近距離モードでの三角測距方式の測距と、を適切に行うことができる。

【0021】

前記の物体検出装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記受光部は、第１電極と第２電極を有し、照射された光の位置と光量に応じた光信号を検出するＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を備える。前記算出部は、前記遠距離モードでは前記受光素子の前記第１電極と前記第２電極の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは前記第１電極と前記第２電極の検出値の差分又は比率を用いて前記対象物までの距離を算出する。

【0022】

これにより、簡単な構成で物体までの距離を算出できる。

【0023】

前記の物体検出装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記受光部は、複数の受光素子を含んで構成されたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサを備える。前記算出部は、前記遠距離モードでは複数の前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは複数の前記受光素子の検出値のピーク位置を用いて前記対象物までの距離を算出する。

【0024】

これにより、ＰＳＤを使用する場合と比較して、物体までの距離を高精度で算出することができる。

【0025】

前記の物体検出装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記受光部は、前記受光素子を線状に配置した一次元センサを備える。前記算出部は、前記遠距離モードでは前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは前記受光素子の検出値のピーク位置を用いて前記対象物までの距離を算出する。

【0026】

これにより、１対の受光素子を使用する場合と比較して、多分割の受光素子で検出するため、物体までの距離を高精度で算出できる。

【0027】

前記の物体検出装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記受光部は、前記受光素子を平面状に配置した二次元センサを備える。前記算出部は、前記遠距離モードでは前記受光素子の検出値の合計を用いて前記対象物までの距離を算出し、前記近距離モードでは前記受光素子の検出値のピーク位置を用いて前記対象物までの距離を算出する。

【0028】

これにより、一次元センサを使用する場合と比較して、物体までの距離を更に高精度で算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】物体検出装置の概要及び対象物が移動するに連れて反射光の位置が変化する様子を示す図。

【図2】物体検出装置の構成を示すブロック図。

【図3】駆動電流及び光電変換電圧を示すグラフ。

【図4】物体検出装置のタイミングチャート。

【図5】変形例の物体検出装置の構成を示す概要図。

【発明を実施するための形態】

【0030】

次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。初めに、図１を参照して、物体検出装置１の概要について説明する。

【0031】

物体検出装置１は、光（投光信号）を送信する投光部１０と、対象物１００で反射した反射光を受光する受光部２０と、を備える。物体検出装置１は、受光部２０が受光した反射光に基づいて、対象物１００の存在を検出するとともに、対象物１００までの距離を算出する。物体検出装置１は、例えば、対象物１００としての人が近接した場合に、スリープ状態を解除する機器等に搭載される。

【0032】

ただし、対象物１００は、人に限られず、人以外の生物であってもよいし、乗物又は自律移動体等の機械であってもよい。また、対象物１００までの距離は、スリープ状態の解除に限られず、その他の目的で用いられてもよい。

【0033】

次に、図２及び図３を参照して、物体検出装置１の詳細な構成について説明する。

【0034】

図２に示すように、物体検出装置１は、信号処理部３０を備える。信号処理部３０は、投光部１０が送信する投光信号を変更したり、受光部２０が受光した反射光を解析したり、解析結果を出力したりする。

【0035】

信号処理部３０は、投光部１０を制御するための構成として、制御部３１と、発振回路３２と、駆動回路３３と、を備える。制御部３１は、入力された信号（詳細は後述）に基づいて、遠距離モードか近距離モードの何れかを設定する。制御部３１は、設定したモードに応じて、異なる種類の信号を投光部１０から投光させる。発振回路３２は、制御部３１が設定したモードに応じて投光部１０を所定の周期で発光させるために、周期的に変化する電流信号を生成する。駆動回路３３は、発振回路３２の電流信号に基づいて、駆動用の電流信号を投光部１０に供給する。

【0036】

投光部１０は、投光素子１１と、投光レンズ１２と、を備える。投光素子１１は、電流信号を光（投光信号）に変換する素子であり、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）である。投光素子１１は、駆動回路３３から供給された電流信号に基づいて、所定の周期で間欠的に発光する。駆動回路３３から投光素子１１に入力される電流信号の一例が図３（ａ）に示されている。図３（ａ）に示す電流信号が投光素子１１に入力されることで、投光素子１１は１パルスの投光信号を送信する。投光素子１１が送信した投光信号は、投光レンズ１２によって絞られ、近くに対象物１００が存在する場合は、対象物１００に照射される。

【0037】

投光部１０は、図４（ａ）に示すように、遠距離投光信号と近距離投光信号とを送信可能に構成されている。遠距離投光信号の信号レベルＰｆは、近距離投光信号の信号レベルＰｎよりも大きい。ただし、両者の信号レベルが同じであってもよい。遠距離投光信号の第１周期Ｔ１は、近距離投光信号の第２周期Ｔ２よりも長い。遠距離投光信号は、第１周期Ｔ１の間に１パルスを送信する。近距離投光信号は、第２周期Ｔ２の間に複数パルスを第３周期Ｔ３で送信する（１パルスのみを送信してもよい）。遠距離投光信号のパルス幅と近距離投光信号のパルス幅は同じであるが、異なっていてもよい。

【0038】

投光部１０は、遠距離投光信号のみの送信、近距離投光信号のみの送信、両者を切り替えて送信の何れを行うこともできる。本実施形態では、遠距離モードでは遠距離投光信号のみを送信し、近距離モードでは遠距離投光信号と近距離投光信号を切り替えて送信する。これに代えて、近距離モードで近距離投光信号のみを送信してもよい。

【0039】

本実施形態では、共通の投光素子１１を用いて、遠距離投光信号と近距離投光信号が送信される。そのため、物体検出装置１が備える投光素子１１の数を少なくすることができる。これに代えて、遠距離投光信号を送信する投光素子と、近距離投光信号を送信する投光素子と、が別であっても良い。

【0040】

図１に示すように、対象物１００に照射された投光信号の反射光（散乱反射光）の一部は、受光部２０によって受光される。受光部２０は、受光レンズ２１と、第１受光素子２２と、第２受光素子２３と、を備える。本実施形態では、この１対の受光素子のうち、投光素子１１に近い方の受光素子が第２受光素子２３である。対象物１００からの反射光は、受光レンズ２１によって絞られ、第１受光素子２２、第２受光素子２３に照射される。第１受光素子２２及び第２受光素子２３は、光（反射光）を電流信号に変換する素子であり、例えばフォトダイオードである。以下では、反射光に基づく電流信号及び電圧信号を受光信号と称する。

【0041】

信号処理部３０は、受光信号に基づいて対象物１００までの距離を算出する算出部３４を備える。図２に示すように、算出部３４は、変換回路４１，４２と、加算回路４３と、減算回路４４と、切替器４５と、比較回路４６と、判定回路４７と、を備える。

【0042】

変換回路４１は、第１受光素子２２の受光信号を電流信号から電圧信号（図３（ｂ）を参照）に変換する。変換回路４２は、第２受光素子２３の受光信号を電流信号から電圧信号（図３（ｃ）を参照）に変換する。加算回路４３は、第１受光素子２２の受光信号と、第２受光素子２３の受光信号と、を加算して受光信号の合計を示す合計信号（図３（ｄ）を参照）を出力する。減算回路４４は、第１受光素子２２の受光信号から、第２受光素子２３の受光信号を、減算して受光信号の差分を示す差分信号（図３（ｅ）を参照）を出力する。なお、差分信号は、第１受光素子２２の受光信号の対数値から、第２受光素子２３の受光信号の対数値を、減算した信号であってもよい。この場合、対数の減算は除算となり信号の比率とみなすことができる。

【0043】

合計信号及び差分信号は、それぞれ対象物１００までの距離を算出するために用いられる。初めに、合計信号を用いて、受光レベル方式で対象物１００までの距離を算出する方法を説明する。この方法は、遠距離モードの設定時において、遠距離投光信号の反射光を用いて行われる。ここで、対象物１００が近くに位置しているほど、反射光の受光レベル（受光部２０が受光する反射光の光量）は当然大きくなる。また、反射光の受光レベルの大きさは、合計信号の電圧の大きさと対応している。従って、合計信号の電圧の大きさは、対象物１００までの距離と相関性のある値である。

【0044】

次に、差分信号を用いて三角測距方式で対象物１００までの距離を算出する方法を説明する。この方法は、対象物１００が比較的近くに位置している状況において、近距離投光信号の反射光を用いて行われる。図１に示すように、対象物１００が近づくに連れて、受光部２０で検出される反射光の向きも変化し、結果として第１受光素子２２又は第２受光素子２３に照射される反射光の集光位置（結像位置）も変化する。例えば、図１に示すように、対象物１００までの距離がＤ１、Ｄ２、Ｄ３のときの集光位置は、それぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３である。対象物１００までの距離と、反射光の集光位置の変化と、には相関性がある。また、反射光の集光位置が変化することで、それに応じて、第１受光素子２２と第２受光素子２３の受光レベルの割合が変化する。つまり、上記の差分信号の電圧の大きさは、対象物１００までの距離と相関性のある値である。

【0045】

物体検出装置１は、遠距離モードにおいては、対象物１００までの距離が所定距離（図１の距離Ｄ２）より近いか否かを検出し、近距離モードにおいては、対象物１００までの距離が別の所定距離（図１の距離Ｄ３）より近いか否かを検出する。一方で、物体検出装置１は、対象物１００までの具体的な距離を表示又は通知することは行わない。この場合においても、物体検出装置１は、対象物１００までの距離と相関性のある値を算出して距離の判定を行っているため、「対象物１００までの距離の算出」を行っているものとする。なお、物体検出装置１は、対象物１００までの具体的な距離を表示又は通知してもよい。

【0046】

切替器４５には、合計信号と差分信号が入力されている。切替器４５は、制御部３１の出力に応じて、合計信号と差分信号の何れか一方を比較回路４６へ出力する。具体的には、制御部３１は、遠距離投光信号の反射光の受光信号に対しては、合計信号を比較回路４６へ出力させる。一方、制御部３１は、近距離投光信号の反射光の受光信号に対しては、差分信号を比較回路４６へ出力させる。

【0047】

比較回路４６は、合計信号が入力される場合は、合計信号を電圧Ｖ１と比較して、比較結果（例えば差分）を出力する。この電圧Ｖ１は、例えば図１の距離Ｄ２に対応する。つまり、比較回路４６は、対象物１００までの距離が距離Ｄ２よりも近いか否かを算出して出力する。比較回路４６は、差分信号が入力される場合は、差分信号を電圧Ｖ２と比較して、比較結果（例えば差分）を出力する。この電圧Ｖ２は、例えば図１の距離Ｄ３に対応する。つまり、比較回路４６は、対象物１００までの距離が距離Ｄ３よりも近いか否かを算出して出力する。判定回路４７は、比較回路４６による比較結果を示す信号を制御部３１及び出力回路４８に出力する。なお、出力回路４８は、判定回路４７の判定結果を外部に出力するための回路である。

【0048】

制御部３１は、判定回路４７からの出力に基づいて、投光信号を変更する。具体的には、制御部３１は、対象物１００までの距離が距離Ｄ２よりも遠い場合（合計信号の電圧が電圧Ｖ１よりも小さい場合）、遠距離モードを設定して、上述のように遠距離投光信号のみを投光部１０から送信させる。また、制御部３１は、対象物１００までの距離が距離Ｄ２よりも近い場合（合計信号の電圧が電圧Ｖ１よりも大きい場合）、近距離モードを設定して、上述のように遠距離投光信号と近距離投光信号の両方を切り替えつつ投光部１０から送信させる。近距離モードでも遠距離投光信号を送信する理由は、遠距離投光信号の受光レベルが低くなった場合に、近距離モードから遠距離モードに移行するためである。つまり、近距離モードにおいて、合計信号の電圧が電圧Ｖ１よりも小さくなった場合は、近距離モードから遠距離モードに変更される。

【0049】

次に、更に図４（ｂ）及び図４（ｃ）を参照して、距離Ｄ３にある対象物１００が物体検出装置１に徐々に近づく場合の処理（物体検出方法）について説明する。また、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示す出力信号は、対象物１００までの距離が距離Ｄ３よりも近い場合にＯＮとなる信号である。

【0050】

対象物１００までの距離が距離Ｄ１である場合、遠距離投光信号の反射光の合計信号の電圧はＶ１よりも小さくなる。そのため、制御部３１が遠距離モードを設定するので、投光部１０は、図４（ｂ）に示すように、遠距離投光信号を送信する。また、算出部３４は、受光レベル方式による測距を行う（遠距離測距工程）。

【0051】

その後、対象物１００が物体検出装置１に近づき、対象物１００までの距離が距離Ｄ２よりも近くなった場合、遠距離投光信号の反射光の合計信号の電圧はＶ１よりも大きくなる。そのため、制御部３１が近距離モードを設定するので、投光部１０は、図４（ｃ）に示すように、遠距離投光信号と近距離投光信号の両方を送信する。また、算出部３４は、近距離投光信号の反射に基づいて三角測距方式による測距を行う（近距離測距工程）。

【0052】

対象物１００までの距離が距離Ｄ２よりも近く距離Ｄ３よりも遠い場合、近距離投光信号の反射光の差分信号の電圧はＶ２よりも小さくなる。従って、出力信号はＯＦＦのままである。その後、対象物１００までの距離が距離Ｄ３よりも近くなることで、近距離投光信号の反射光の差分信号の電圧はＶ２よりも大きくなる。その結果、図４（ｃ）に示すように、出力信号がＯＦＦからＯＮに切り替わる。なお、近距離投光信号は複数のパルスを含んでおり、全て又は大部分のパルスの反射波の差分信号の電圧が電圧Ｖ２を超えたタイミングで、出力信号がＯＦＦからＯＮに切り替わる。これにより、誤動作を抑制できる。

【0053】

以上のように処理を行うことで、対象物１００が遠くに位置している場合は、近距離投光信号が送信されないので、消費電力が抑制される。特に、近距離投光信号は周期が短いので、消費電力の低減量が大きい。また、遠距離モードでは、三角測距方式ではなく受光レベル方式を用いて対象物１００までの距離を算出することで、より遠くの対象物１００を検出することができる。一方で、対象物１００が近くに位置している場合は、近距離投光信号が送信される。近距離投光信号は周期が短いので、対象物までの距離が距離Ｄ３よりも近くなった場合は即座にその旨を検出できる。また、受光レベル方式ではなく三角測距方式を用いて対象物１００までの距離を算出することで、対象物１００までの距離を正確に算出できる。

【0054】

次に、図５を参照して、上記実施形態の変形例を説明する。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

【0055】

上記実施形態では、受光部２０は、独立した２つの受光素子を組み合わせた構成である。これに代えて、例えば１次元のＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いてもよい。１次元のＰＳＤは、受光面の両端に第１電極と第２電極があり、照射された光の位置と光量に応じて第１電極と第２電極までの距離に反比例した電流信号が出力される。これらの２つの電流信号は、上記実施形態の２つの電流信号と実質的に同じであり、その処理方法も同じである。なお、ＰＳＤは２次元であってもよい。

【0056】

図５（ａ）に示す変形例では、受光部２０は、受光素子としてＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を線状に配置した（１列に並べた）構成の一次元ＣＣＤセンサ２４を備える。一次元ＣＣＤセンサ２４が出力する信号からは、受光素子毎の受光信号を個別に取り出すことができる。従って、全ての（複数の）受光素子の受光信号を全て加算することで合計信号を生成できる。この合計信号は、上記実施形態と同様に利用される。つまり、この合計信号を用いて受光レベル方式による演算を行うことで、遠距離モードにおいて、上記実施形態と同様に対象物１００までの距離を算出できる。

【0057】

また、この変形例では、差分信号の代わりに、受光素子毎の受光信号に基づいて受光レベルのピーク位置（受光レベルが最も高い位置、受光レベルの分布の中心位置）を算出する。このピーク位置は、反射波の集光位置に相当するため、ピーク位置を用いて三角測距方式による演算を行うことで、近距離モードにおいて、上記実施形態と同様に対象物１００までの距離を算出できる。

【0058】

図５（ｂ）に示す変形例では、受光部２０は、受光素子としてＣＣＤを平面状に配置した（直交する２方向に並べた）構成の二次元ＣＣＤセンサ２５を備える。二次元ＣＣＤセンサ２５が出力する信号からは、受光素子毎の受光信号を個別に取り出すことができる。従って、図５（ａ）に示す変形例と同様に、近距離モード及び遠距離モードの何れの場合においても、対象物１００までの距離を算出できる。

【0059】

以上に説明したように、上記実施形態の物体検出装置１は、投光部１０と、受光部２０と、算出部３４と、制御部３１と、を備える。投光部１０は、投光素子１１を含んで構成されており、遠距離投光信号及び近距離投光信号を送信可能である。受光部２０は、受光素子（第１受光素子２２及び第２受光素子２３等）を含んで構成されており、遠距離投光信号又は近距離投光信号が対象物１００で反射した反射光を受光する。算出部３４は、受光部２０が受光した反射光に基づいて、対象物１００までの距離を算出する。制御部３１は、遠距離投光信号の反射光の受光レベルが閾値以下である間は遠距離モードを実行し、遠距離投光信号の反射光の受光レベルが閾値を超過した場合に近距離モードを実行する。遠距離モードでは、投光部１０は第１周期Ｔ１で遠距離投光信号を送信し、算出部３４は遠距離投光信号の反射光の受光レベルに基づいて対象物１００までの距離を算出する。近距離モードでは、投光部１０は第１周期Ｔ１よりも短い第２周期Ｔ２で少なくとも近距離投光信号を送信し、算出部３４は、近距離投光信号の反射光に対して三角測距方式を用いて対象物１００までの距離を算出する。

【0060】

これにより、遠距離モードでは、第２周期Ｔ２よりも長い第１周期Ｔ１で遠距離投光信号を送信するため、消費電力を抑えつつ対象物１００までの大まかな距離を算出できる。また、遠距離投光信号の反射光の受光レベルが閾値を超過した（物体までの距離が近くなった）ことを検出している間は、近距離モードが有効になる。近距離モードでは、三角測距方式を用いるため、物体までの正確な距離を算出できる。以上のように構成することで、消費電力を抑えつつ、検出範囲を広くすることができる。

【0061】

また、上記実施形態の物体検出装置１においては、遠距離投光信号の信号レベルが、近距離投光信号の信号レベルよりも大きい。

【0062】

これにより、遠距離モードと近距離モードで信号レベルが同一の場合と比較して、遠距離モードにおける探知距離を長くしたり、近距離モードにおける消費電力を抑えたりすることができる。

【0063】

また、上記実施形態の物体検出装置１においては、投光部１０は、共通の投光素子１１を用いて、遠距離投光信号と近距離投光信号を送信する。

【0064】

これにより、遠距離モードと近距離モードで個別の投光素子１１を用いる場合と比較して、レンズや投光素子等の光学系の装置コストを低減することができる。

【0065】

また、上記実施形態の物体検出装置１においては、投光部１０は、近距離モードにおいて、近距離投光信号に加え、遠距離投光信号を送信する。

【0066】

これにより、三角測距方式による検出結果に加え、受光レベルに基づく検出結果を得ることができる。

【0067】

また、上記実施形態の物体検出装置１においては、近距離モードにおいて、制御部３１は、遠距離投光信号の反射光が閾値を超過している間は近距離モードを維持し、遠距離投光信号の反射光が閾値以下になった場合は遠距離モードに切り替える。

【0068】

これにより、対象物１００までの距離が遠くなった場合に、近距離モードから遠距離モードへ切り替えることができる。

【0069】

また、上記実施形態の物体検出装置１においては、受光部２０は１対の受光素子（第１受光素子２２及び第２受光素子２３）を備える。算出部３４は、遠距離モードでは１対の受光素子の検出値の合計を用いて対象物１００までの距離を算出し、近距離モードでは１対の受光素子の検出値の差分又は比率を用いて対象物１００までの距離を算出する。

【0070】

これにより、遠距離モードでの反射光の受光レベルに基づく測距と、近距離モードでの三角測距方式の測距と、を適切に行うことができる。

【0071】

また、上述したように、物体検出装置１の受光部２０は、ＰＳＤ又はＣＣＤセンサを備えていてもよい。また、物体検出装置１は、受光素子を線状に配置した一次元センサ、又は、受光素子を平面状に配置した二次元センサを備えていてもよい。

【0072】

これにより、様々なデバイスを用いて物体検出装置１を実現できる。

【0073】

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

【0074】

一次元ＣＣＤセンサ２４及び二次元ＣＣＤセンサ２５は、ＣＣＤに代えてＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いることもできる。

【0075】

図２に示す信号処理部３０は一例であり、別の構成であってもよい。例えば、信号処理部３０に別の機器（例えば増幅器）が更に設けられていてもよい。

【符号の説明】

【0076】

１ 物体検出装置
１０ 投光部
１１ 投光素子
２０ 受光部
２１ 受光レンズ
２２ 第１受光素子
２３ 第２受光素子
２４ 一次元ＣＣＤセンサ（一次元センサ、ＣＣＤセンサ）
２５ 二次元ＣＣＤセンサ（二次元センサ、ＣＣＤセンサ）
３０ 信号処理部
３１ 制御部
３４ 算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】